今年10月，3D生物打印公司Organovo宣布，已開始將3D打印的人體肝髒組織直接移植到人體中。這項努力不容小覷，因為這項工作讓患病的肝髒有了可以移植的“補丁”，讓患者重獲健康，而對於那些患有肝功能衰竭的人來說，這意味著重獲生命。希望。
到目前為止，Organovo 已經展示了他們3D 打印肝髒和腎髒組織的能力。打印一個肝髒單元甚至整個可移植器官需要什麼樣的前所未有的力量？本期就讓我們深入了解一下這個令人費解的世界。
圖片：Organovo 印刷的組織
第一個商業化的生物打印機包括envisionTEC 的工業級3D Bioplotter。 BioBots 和CELLINK 等新初創企業的入門級生物打印機僅需10,000 美元左右。
圖：CELLINK的入門級生物打印機
Organovo成立於2009年，首先發明了自己的生物3D打印機NovoGen MMX。在發明了自己的打印機後，該公司迅速將業務模式從生物打印機轉向組織打印服務，並於2013年推出了3D打印人體肝細胞組織單元。
這些肝髒組織打印是如何完成的？以Organovo 的設備為例。注射器含有肝實質細胞（占肝髒體積的70% 至85%）。另一個注射器充滿非實質肝細胞（肝髒體積的6.5%）。肝髒非實質細胞在打印的成功中發揮著重要作用。肝髒非實質細胞參與肝髒的大部分病理生理過程。它們還參與炎症、血液和免疫紊亂、休克和敗血症等病理過程。它們的數量、結構和功能的變化影響肝功能。
第二個注射器首先打印出一個蜂窩模具，然後用第一個注射器中的肝實質細胞填充該模具，最後的打印件被放置在培養箱中。在這裏，肝細胞增殖至20 個細胞厚，尺寸小至約500 微米。 3D打印的多細胞肝髒單元實際上具有主要的肝髒功能，例如合成白蛋白、纖維蛋白原和轉鐵蛋白的能力，以及具有酶活性的膽固醇。
Organovo 可以使細胞存活40 天。通過與製藥公司羅氏的合作，羅氏對肝髒單元進行了對乙酰氨基酚的毒性測試，因此Organovo成功地將其肝髒單元商業化，並在2015年取得了又一次成功。與默克的合作。
到2014年，Organovo已全麵商業化用於藥物毒性檢測，其ExVive肝組織單位已批量供應給大型製藥公司。 Organovo 可以在大約45 分鍾內3D 打印出直徑約3 毫米、厚度約0.5 毫米的肝髒單元。
圖片：Organovo 的生物打印機
為研究人員提供生物打印的人類肝髒單元來測試新藥具有社會價值，並可能導致藥物更快地獲得市場批準，因為這些藥物可以從動物臨床試驗轉移到人體臨床試驗，以更深入地了解其毒性和副作用。另一方麵，它可以幫助防止有毒藥物在上市後被召回，因為這些藥物可能無法通過第一次人體肝髒單元測試。 Organovo測試其生物打印肝髒單元的移植時發現，移植的人工肝髒單元成功地與天然肝髒組織融合。因此，Organovo 將其商業模式擴展到移植領域，並計劃在三到五年內向FDA 提交3D 生物打印肝組織的研究性新藥(IND) 申請。
除了肝髒單元的生物打印外，Organovo還在3D打印腎髒單元——ExVive人類腎髒方麵取得了突破，可以有效表達腎髒的功能。 ExVive人體腎組織近端管的功能可維持4周以上。這些腎單位可用於測試腎毒性。多個毒理學研究小組與Organovo 合作，其中兩家躋身全球25 強製藥公司之列。
當然，製造更複雜的人造組織的最大障礙是它們維持生命的能力，以及由多種類型細胞組成的組織如何接收營養和氧氣。為了實現這一目標，需要打印血管組織。
許多研究人員試圖解決泵血生物打印的問題，其中走得最遠的是由哈佛大學維斯生物工程研究所的Jennifer Lewis 教授領導的團隊。目前，劉易斯的團隊能夠製造出一種帶有厚厚的嵌入式血管網絡的組織。在3D 打印矽膠模具中，她的團隊打印了一係列共聚物：明膠、人類血細胞和纖維蛋白原。血管網格是相互連接的。研究人員將內皮細胞注入血管，讓細胞生長到血管內壁。用於打印血管的墨水特性非常特殊，冷卻後會融化，隻留下由內皮細胞製成的人造血管壁。
哈佛大學的這一突破可以說彌補了Organovo等生物3D打印公司一直缺乏的一個短板。這些含有豐富血管的人造組織，如果將來移植到人體中，也可以讓它們盡快相互作用。人體被“連接”在一起，以便盡快在人體內生存。由此，我們不僅可以希望獲得肝髒和腎髒的“補片”，未來更有可能獲得完整的3D打印人體器官。
